第一种登月飞船
在登月方案确定后,研制新型载人飞船就成为登月工程的“重头戏”了。“阿波罗”是人类发射的第一种、也是目前唯一的一种登月式飞船,构思十分巧妙。其技术对现如今将要进行的月球基地建设和载人火星探测也具有重要的参考价值。
“阿波罗”总高29米,质量约50吨,由指令舱、服务舱和登月舱3部分组成,发射上升段时还有救生塔。其中类似卫星式飞船返回舱的指令舱是航天员生活和工作的地方,也是全飞船的控制中心;相当于卫星式飞船推进舱的服务舱装有主发动机、姿控和电气系统;特设的登月舱由下降级和上升级组成,用于降落到月球表面和离开月面。
指令舱为圆锥形,高3.5米,底部直径3.9米,质量约6吨,舱内充以34.3千帕的纯氧,温度保持在21~24°C。它又细分为前舱、航天员舱和后舱。前舱放置着陆部件、回收设备和姿态控制发动机等;航天员舱为密封舱,存有供航天员生活14天的必需品和救生设备;后舱装有10台姿态控制发动机、各种仪器和贮箱,还有姿态控制、制导导航及船载计算机和无线电分系统等。指令舱的中央并排放着指令长、驾驶员和飞行工程师等3名航天员的座椅。飞船发射和返回地面时,3名航天员躺在椅子上,其余时间航天员可离座活动。
服务舱是一个高6.4米、直径4米的圆柱体,质量约25吨,里面装有变轨推进剂和主发动机、3副氢氧燃料电池等,其中变轨主发动机推力达95.6千牛顿,能把飞船从月球轨道送回地面。服务舱的前端与指令舱对接,后端有推进系统主发动机喷管。该舱又分6个隔舱,分别容纳主发动机、姿态控制系统等,其中姿态控制系统由16台小火箭发动机组成。它们还用于飞船与第3级火箭分离、登月舱与指令舱对接和指令舱与服务舱分离等。
登月舱质量为14.7吨,直径4.3米,高约7米,由下降级和上升级组成。下降级由下降发动机、4条着陆腿和4个仪器舱组成,用于从月球轨道降落到月面,能把2名航天员送到月球上。上升级为登月舱主体,由航天员座舱、返回发动机、推进剂贮箱、仪器舱和控制系统组成,在登月过程中,2名航天员在这里生活和工作,完成任务后航天员乘上升级返回环月轨道与指令舱会合。
“阿波罗”飞船沿用了美国水星号飞船的发射救生系统,目的是在运载火箭第2级工作前20秒内,如果发生紧急事故,该系统可将指令舱弹出并安全回收。
飞船研制出来后,相继进行过6次无人亚轨道和环地轨道飞行、1次环地飞行、3次载人环月飞行,最后才正式进行了登月飞行。
能载人的月球车
1971年7月-1972年12月,美国先后发射了阿波罗15号、16号和17号载人登月飞船,它们各自装有一辆折叠式载人月球车,并且基本相同,均可在月面低重力、真空环境中行驶,从而扩大了航天员的舱外活动范围。
每辆“阿波罗”月球车质量约210千克,长3米,轴距2.3米,高1.1米,有4个轮子(每个轮子各由一台发动机驱动,靠蓄电池提供动力,轮胎在-100°C低温下仍可保持弹性),电源采用银锌氢氧化钾一次性电池,行驶速度为10~12千米/小时,能携带约490千克的有效载荷。车上装有2个并排的可折叠座位,每个座位有可调节的踏板和安全带。车前端桅杆上装有大型网状碟型天线。航天员通过位于两个座位之间的T形手动控制器来控制漫游车。手柄前部有一个控制与显示模块,显示当前的速度、方向、电源和温度情况。其最高时速可达16千米,航天员坐在里面驾驶着它在月球表面巡游,以车代步,爬越障碍,翻越沟壑,对山脉、峡谷和火山口进行了考察,并把激动人心的彩色图像传回地面。
整个“阿波罗”工程就是靠上述这些利器实现了人类登月的梦想。